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原文传递极端环境公路网络运输能力韧性研究

论文题名：	极端环境公路网络运输能力韧性研究
关键词：	公路网络;运输能力;韧性分析;灾害冲击
摘要：	公路运输系统安全平稳运行对国家安全以及经济社会发展具有重大意义。为了应对极端环境频发灾害事件对公路设施的不利影响，亟需提高公路运输系统的韧性，使其在不利环境下尽可能维持或破坏后迅速恢复正常功能运作。本文以极端环境下公路运输系统为对象，研究公路网络在频发灾害下长期运输能力的受损与恢复过程，分析影响公路网络运输能力的关键瓶颈，提出韧性优化的有效措施。具体研究内容如下：　　（1）极端环境与非极端环境下公路网络韧性的差异。现阶段的路网韧性分析方法大部分面向非极端环境提出，但极端环境下公路网络设施面临着更严峻的生存性和可持续性考验。据此，本文梳理现阶段基础设施韧性研究的相关文献，提出极端环境下路网韧性的关键特征，分析在多灾种、高强度、高频率的灾害冲击下公路网络设施功能水平的动态变化机理，建立其分析研究的基础框架。　　（2）极端环境下公路网络失效风险。本文指出公路极端环境的典型环境特征、灾害特点以及致灾因素：一方面，利用地震危险性概率分析方法研究地震灾害下路网的失效风险，通过生成震害场景、分析场地运动特征、评估公路设施易损性等步骤计算公路设施的失效风险；另一方面，利用荷载——抗力推断方法分析山地灾害的危险性，结合公路设施结构类别、公路等级等参数推断其抗灾能力，评估山地灾害下公路设施的受损状态。　　（3）极端环境下公路网络长期运行与恢复仿真。根据公路网络的失效风险，本文进一步利用蒙特卡洛仿真方法预估各类灾害事件的发生位置、时间以及恢复时长，并模拟生成各类灾害事件；再建立受灾路段的抢修恢复仿真模型，根据受灾情况、恢复资源以及路段重要性来分配安排各个受灾路段的应急抢修顺序；最后，提出基于用户均衡原理的受损路网交通流分配方法，构建交通流分配仿真模型，评估受损路网的社会功能价值。　　（4）公路网络韧性分析与优化策略。根据极端环境下公路网络长期运行的服务水平，本文提出路网运输能力韧性的评价指标，从流动性、可达性以及人员伤亡情况综合评估路网在极端环境下提供服务质量的稳定性程度；接着，深入挖掘交通系统的韧性优化潜力，指出灾后交通运输保障的关键点，分析各类韧性优化措施的适用性条件，构建运输能力韧性优化模型，提升极端环境路网在未来长期运行过程中的运输保通能力。　　最后，本文对川藏路网的长期运行韧性进行深入分析，通过路网失效风险评估、受损路网应急抢修过程仿真、路网交通分配仿真等步骤，对比川藏路网在正常状态下与处于频发灾害下运输能力差异，提出川藏路网韧性提升的优化策略。极端环境下公路运输系统韧性研究有利于发现、识别公路运输系统运输能力提升的薄弱瓶颈，可为管理决策者提供路网韧性优化的信息依据，提升路网运输功能保障能力。
作者：	李成谦
专业：	土木工程建造与管理
导师：	丁烈云
授予学位：	博士
授予学位单位：	华中科技大学
学位年度：	2020